特許 5877650 ロボットとプレス機械と制御装置とを含むシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5877650

(24)【登録日】2016年2月5日

(45)【発行日】2016年3月8日

(54)【発明の名称】ロボットとプレス機械と制御装置とを含むシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20160223BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 D

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-83685(P2011-83685)

(22)【出願日】2011年4月5日

(65)【公開番号】特開2012-218084(P2012-218084A)

(43)【公開日】2012年11月12日

【審査請求日】2013年11月25日

【審判番号】不服2015-6038(P2015-6038/J1)

【審判請求日】2015年4月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】小田 勝

(72)【発明者】

【氏名】落石 好紀

(72)【発明者】

【氏名】古屋 好丈

【合議体】

【審判長】 平岩 正一

【審判官】 栗田 雅弘

【審判官】 渡邊 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−１５５３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４９−１４１５６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実公昭５０−４２４５７（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開２００５−２３２４７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B25J1/00-21/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットと、プレス機械と、前記ロボットおよび前記プレス機械を制御する制御装置とを含むシステムにおいて、
前記ロボットのロボットアームの先端に装着されていてサーボモータにより駆動されるロボットハンドは、
中空の第一シャフトと、
該第一シャフトの内部において該第一シャフトに対して相対回転可能に配置された第二シャフトと、
前記第一シャフトに取付けられた第一爪部と、
前記第二シャフトに取付けられた第二爪部と、を具備し、
前記サーボモータの駆動によって、前記第一爪部および前記第二爪部の回転位置を前記第一シャフトおよび前記第二シャフトの軸線周りにそれぞれ相対的に変化させ、それにより、前記第一爪部および前記第二爪部により対象物の把持および解放を行うようにしており、前記対象物の把持動作および解放動作は、前記ロボットアームの移動に連動して行われるようにしており、
前記ロボットハンドは、さらに、前記ロボットアームの先端に連結されていて前記サーボモータが設置されるベース部を含んでおり、
前記第一シャフトおよび前記第二シャフトのうちの一方が該ベース部に設置されており、前記第一シャフトおよび前記第二シャフトのうちの他方が伝達部を介して前記サーボモータのモータシャフトに連結されており、
前記サーボモータが前記ベース部の一方の外面において前記プレス機械の遠位に配置されており、前記第一シャフトおよび前記第二シャフトのうちの前記一方が前記ベース部の他方の外面において前記プレス機械の近位に配置されているシステム。

【請求項2】

前記第一爪部および前記第二爪部は前記第一シャフトおよび前記第二シャフトの先端にそれぞれ取付けられており、
前記第一シャフトおよび前記第二シャフトは、前記サーボモータが前記第一爪部および前記第二爪部に把持された前記対象物の熱の影響を受けないように十分な長さを有する請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットと、プレス機械と、前記ロボットおよび前記プレス機械を制御する制御装置とを含むシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術において、加工機械により加工されるワークはロボットのサーボハンドにより把持され、加工機械から取出されている。特許文献１および特許文献２は、そのようなワークを把持するサーボハンドを開示している。サーボハンドは、サーボモータにより駆動される一つまたは複数の爪部を含んでいる。そして、サーボモータを介して爪部を駆動することにより、ワークを把持している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−５７３２号公報

【特許文献2】特開平５−１３１２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特定の加工機械、例えばプレス機械または鍛造機械により加工されたワークは高温になっている。そして、サーボハンドのサーボモータは爪部の近傍に配置されていることが多い。このため、高温のワークを把持すると、ワークの熱によってサーボモータが損傷する可能性があり、その結果、サーボモータの寿命が著しく低下する事態が生じていた。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高温のワークを把持する場合であっても、サーボモータが損傷するのを妨げられるハンドを備えたロボットとプレス機械と制御装置とを含むシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ロボットと、プレス機械と、前記ロボットおよび前記プレス機械を制御する制御装置とを含むシステムにおいて、前記ロボットのロボットアームの先端に装着されていてサーボモータにより駆動されるロボットハンドは、中空の第一シャフトと、該第一シャフトの内部において該第一シャフトに対して相対回転可能に配置された第二シャフトと、前記第一シャフトに取付けられた第一爪部と、前記第二シャフトに取付けられた第二爪部と、を具備し、前記サーボモータの駆動によって、前記第一爪部および前記第二爪部の回転位置を前記第一シャフトおよび前記第二シャフトの軸線周りにそれぞれ相対的に変化させ、それにより、前記第一爪部および前記第二爪部により対象物の把持および解放を行うようにしており、前記対象物の把持動作および解放動作は、前記ロボットアームの移動に連動して行われるようにしており、前記ロボットハンドは、さらに、前記ロボットアームの先端に連結されていて前記サーボモータが設置されるベース部を含んでおり、前記第一シャフトおよび前記第二シャフトのうちの一方が該ベース部に設置されており、前記第一シャフトおよび前記第二シャフトのうちの他方が伝達部を介して前記サーボモータのモータシャフトに連結されており、前記サーボモータが前記ベース部の一方の外面において前記プレス機械の遠位に配置されており、前記第一シャフトおよび前記第二シャフトのうちの前記一方が前記ベース部の他方の外面において前記プレス機械の近位に配置されているシステムが提供される。

【0009】

３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第一爪部および前記第二爪部は前記第一シャフトおよび前記第二シャフトの先端にそれぞれ取付けられており、前記第一シャフトおよび前記第二シャフトは、前記サーボモータが前記第一爪部および前記第二爪部に把持された前記対象物の熱の影響を受けないように十分な長さを有する。

【発明の効果】

【0010】

１番目および２番目の発明においては、第一および第二シャフトを相対回転させることにより第一爪部および第二爪部による対象物の把持および解放を行っている。サーボモータは通常、ロボットアームの先端に配置されているので、サーボモータを第一および第二シャフトの長さ分だけ第一爪部および第二爪部から離間させられる。従って、対象物が高温である場合であっても、サーボモータが熱の影響を受けるのを避けられ、耐久性を高めることができる。また、第一および第二のシャフトは同軸であるのが好ましく、それにより、サーボハンドを小型にすることもできる。さらに、ロボットの一連の動作を迅速かつ円滑に行うことができる。

【0011】

２番目の発明においては、サーボモータと第一爪部および第二爪部との間の距離を十分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に基づくサーボハンドを備えたロボットを含むシステムの概略図である。

【図2】本発明の第一の実施形態に基づくサーボハンドの斜視図である。

【図3】本発明の第二の実施形態に基づくサーボハンドの斜視図である。

【図4】（ａ）サーボモータとシャフトの連結例を示す図である。（ｂ）サーボモータとシャフトの他の連結例を示す図である。

【図5】本発明に基づくサーボハンドを備えたロボットの動作を示すフローチャートである。

【図6】（ａ）ロボットの動作を説明するための第一の図である。（ｂ）ロボットの動作を説明するための第二の図である。

【図7】（ａ）ロボットの動作を説明するための第三の図である。（ｂ）ロボットの動作を説明するための第四の図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくサーボハンドを備えたロボットを含むシステムの概略図である。図１に示されるシステム１は、ロボット４と、プレス機械３と、ロボット４およびプレス機械３を制御する制御装置２とを含んでいる。ロボット４は、例えば六軸構成の垂直多関節型ロボットである。ただし、ロボット４が他の構成のロボットであってもよい。また、プレス機械３によりプレス加工されたワークＷを収容する収容部８がプレス機械３の近傍に配置されている。

【0015】

図２は本発明の第一の実施形態に基づくサーボハンドの斜視図である。図１および図２に示されるように、ロボット４のロボットアーム９の先端には、サーボハンド１０が取付られている。

【0016】

具体的には、ロボットアーム９はサーボハンド１０のベース部１８の上面に連結されている。図示されるように、ベース部１８の一端には、サーボモータ１９が配置されており、ベース部１８の他端からは中空の第一シャフト１１が延びている。そして、第一シャフト１１の先端には第一爪部１５が固定されている。図２に示される実施形態においては第一シャフト１１の基端はベース部１８の他端に固定されているが、第一シャフト１１がベース部１８に対して回転可能な構成であってもよい。

【0017】

さらに、図２から分かるように、中空の第一シャフト１１の内部には、第二シャフト１２が相対回転可能に挿入されている。第一シャフト１１および第二シャフト１２は同軸に配置されるのが好ましく、それにより、サーボハンド１０全体を小型にすることができる。また、第一シャフト１１および第二シャフト１２は、ワークＷが高温、例えば１３００℃程度であったとしてもサーボモータ１９がワークＷの熱の影響を受けない程度に十分に長いものとする。

【0018】

図２に示される実施形態においては、第一爪部１５は第一シャフト１１の先端近傍において第一シャフト１１の周面に固定されており、第一シャフト１１の端面から突出する第二シャフト１２の先端には、第二爪部１６が備えられている。図２から分かるように、第一爪部１５は第二爪部１６を越えて延びている。

【0019】

図２に示されるように、第二爪部１６は第二シャフト１２に固定されたブロック１７ａと、ブロック１７ａの一面に取付られていて第二シャフト１２に対して平行に延びる細長状部材１７ｂとを含んでいる。そして、爪先端部１７ｃが細長状部材１７ｂの両端部に取付けられている。第二シャフト１２が回転するのに伴って、第二爪部１６も一緒に第二シャフト１２回りに回動する。なお、第二シャフト１２回りに回動可能な他の構成の第二爪部１６を採用してもよい。

【0020】

図３は本発明の第二の実施形態に基づくサーボハンドの斜視図である。第二の実施形態は、前述した第一の実施形態と概ね同様であるので、相違点についてのみ述べる。図３における第一シャフト１１の先端は閉鎖されているので、第二シャフト１２を外部から見ることはできない。そして、第一シャフト１１の先端近傍における周面には、開口部１３が形成されている。第二爪部１６のブロック１７ａは開口部１３を通じて外部に突出している。従って、第二の実施形態においても、第二シャフト１２が回転すると、第二爪部１６も一緒に第二シャフト１２回りに回動する。

【0021】

図４（ａ）はサーボモータとシャフトの連結例を示す図である。図４（ａ）に示される連結例においては、第一シャフト１１の基端に第一被動歯車２１が取付けられており、第二シャフト１２の基端に第二被動歯車２２が取付けられている。また、サーボモータ１９の出力軸の基端から順番に、第二駆動歯車３２と第一駆動歯車３１とが配置されている。図４（ａ）に示されるように、第一シャフト１１の第一被動歯車２１は第一駆動歯車３１に直接的に係合している。また、第二シャフト１２の第二被動歯車２２は、中間歯車３３を介して第二駆動歯車３２に係合している。

【0022】

このような構成において、サーボモータ１９が駆動されると、第一被動歯車２１は第一駆動歯車３１とは反対方向に回転し、第二被動歯車２２は第二駆動歯車３２と同じ方向に回転する。従って、第一シャフト１１および第二シャフト１２の両方が互いに反対方向に回転するようになる。この場合には、第一爪部１５および第二爪部１６の両方が回動するので、ワークＷの迅速な把持および解放を行えるのが分かるであろう。

【0023】

また、図４（ｂ）はサーボモータとシャフトの他の連結例を示す図である。図４（ｂ）に示される連結例においては、第一シャフト１１の基端がベース部１８に固定されている。そして、第二シャフト１２は、減速機３５を介してサーボモータ１９の出力軸に連結されている。

【0024】

このような構成において、サーボモータ１９が駆動したとしても、第一シャフト１１は回転せず、第二シャフト１２のみが回転するようになる。従って、第二爪部１６が第一爪部１５に接近するよう回動することによってワークＷが把持されると共に、第二爪部１６が第一爪部１５から離間するよう回動することによってワークＷが解放される。このような場合には、第一シャフト１１の保守性を高めることができる。

【0025】

図５は本発明に基づくサーボハンドを備えたロボットの動作を示すフローチャートである。さらに、図６（ａ）から図７（ｂ）はロボットの動作を説明するための図である。以下、これら図面を参照して、ロボット４の動作を説明する。

【0026】

はじめに、図５のステップＳ１０１において、ロボット４をその待機位置まで移動させる。そして、ステップＳ１０２において、プレス機械３が開放しているか、つまりプレス処理が終了したか否かが判定される。プレス機械３が開放している場合にはステップＳ１０３に進み、プレス機械３が開放していない場合にはプレス機械３が開放するまでロボット４を待機位置に待機させる。なお、プレス処理後のワークＷは高温、例えば１３００℃程度でありうる。

【0027】

ステップＳ１０３においては、ロボット４のロボットアーム９をプレス機械３まで移動させ、次いでサーボハンド１０をプレス機械３のワーク位置まで進入させる。そして、ステップＳ１０４において、サーボハンド１０をワークＷ上で開放する。具体的には、第一爪部１５および第二爪部１６が互いに離間するように図２の第一シャフト１１および第二シャフト１２を相対的に回転させる。このとき、第一シャフト１１および第二シャフト１２のうちの両方あるいは一方のみを回転させればよい。これにより、図６（ａ）に示されるように、第一爪部１５および第二爪部１６が互いに離間する方向に回動し、サーボハンド１０が開放される。

【0028】

次いで、図５のステップＳ１０５において、サーボハンド１０自体をワークＷに接近させて、サーボハンド１０をワークＷの近傍で閉鎖する（図６（ｂ））。具体的には、第一爪部１５および第二爪部１６が互いに接近するように第一シャフト１１および第二シャフト１２を相対的に回転させる。これにより、図６（ｂ）に示されるように、第一爪部１５および第二爪部１６が互いに接近する方向に回動し、サーボハンド１０が閉鎖される。その結果、ワークＷが第一爪部１５および第二爪部１６の間に把持されるようになる（ステップＳ１０６）。

【0029】

ステップＳ１０７においては、図７（ａ）に示されるようにロボットアーム９を上昇させてワークＷを持上げ、次いで図７（ｂ）に示されるようにワークＷを収容部８に向かって移動させる。そして、ステップＳ１０８においては、収容部８上において、サーボハンド１０を前述したように開放する。これにより、ワークＷがサーボハンド１０から解放されて収容部８内に投入される。その後、再びステップＳ１０１に戻り、ロボット４は次のワークＷをプレス機械３から収容部８まで順次搬送する。

【0030】

このように本発明においては、第一シャフト１１および第二シャフト１２を互いに相対的に回転させることにより、第一爪部１５および第二爪部１６を相対的に移動させて、ワークＷの把持および解放を行っている。従って、ワークＷの把持および解放を極めて簡単に行えるのが分かるであろう。

【0031】

さらに、第一シャフト１１および第二シャフト１２は十分に長いので、ワークＷが高温である場合であっても、サーボモータ１９はワークＷの熱の影響を受けない。また、サーボモータ１９がベース部１８の一端に配置され、第一シャフト１１がベース部１８の他端に配置されているので、ベース部１８によってもサーボモータ１９はワークＷの熱の影響から保護されている。このため、本発明においては、ワークＷが高温である場合であっても、サーボモータ１９が熱の影響を受けるのを避けられ、耐久性を高めることが可能となっている。

【0032】

また、ワークＷの把持動作および解放動作は、ロボットアーム９の移動に連動して行われるのが好ましく、それにより、ロボット４の一連の動作を迅速かつ円滑に行えるのが分かるであろう。

【符号の説明】

【0033】

１ システム
２ 制御装置
３ プレス機械
４ ロボット
８ 収容部
９ ロボットアーム
１０ サーボハンド
１１ 第一シャフト
１２ 第二シャフト
１５ 第一爪部
１６ 第二爪部
１７ａ ブロック
１７ｂ 細長状部材
１７ｃ 爪先端部
１８ ベース部
１９ サーボモータ
２１ 第一被動歯車
２２ 第二被動歯車
３１ 第一駆動歯車
３２ 第二駆動歯車
３３ 中間歯車
３５ 減速機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】